CN110903333A - 一种糖苷及其衍生物的制备方法 - Google Patents

一种糖苷及其衍生物的制备方法 Download PDF

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张天
毛羽
朱丽惠
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Abstract

本发明公开了一种糖苷及其衍生物的制备方法。在该方法中，将糖分子结构上的所有羟基乙酰化，同时制备含酚羟基的配体，然后以三氟化硼‑乙醚为催化剂这两者缩合得到四乙酰化糖苷，最后再脱去乙酰保护基团得到所需糖苷。该方法可以选择性催化单糖的半缩醛羟基与羟基反应得到糖苷，产物单一。该方法生产操作简单，设备要求低，可用于具有相似结构的糖苷及其衍生物的合成，绿色环保，可大规模进行生产。

Description

一种糖苷及其衍生物的制备方法
技术领域
本发明涉及一种糖苷及其衍生物的制备方法，属于化学合成技术领域。
背景技术
糖苷化合物是自然界广泛存在的一类重要物质，在生物体内发挥着重要的作用，该类化合物具有多种重要的生物活性，如细胞表面与噬菌体的交互活动，担负着重要的生理功能。众多来源于植物和动物的糖苷则是因为具有特殊的药用价值倍受人们的关注。目前获取糖苷的途径仍为生物提取的方法，就是因为糖苷化反应无论是从生产规模、价格、产品安全性等诸多方面综合评估无法替代传统提取法，因此社会所需的应用于药品、保健品、食品和化妆品等诸多领域的糖苷化合物仍然来源于自然界，工厂工业生产还是以提取分离这种物理方法为基础。但人们对天然产物的需求则不断增多，因此许多特有的植物、动物都因此面临资源枯竭、价格上涨的现状。
为了高效地解决提取分离这种物理方法所面临的植物、动物都因此面临资源枯竭、价格上涨的现状，科学家提出利用化学方法来制备这些化合物，他们不断探索更高选择性、更高转化率、更经济、更绿色的糖苷合成方法。目前糖苷的合成方法主要有化学法和酶法两类，其中又以化学法合成为主，酶催化法因为转化率和酶的选择性的问题没有得到很好的解决，很少有工业化应用的案例。而化学法合成一般采用上保护基---偶联---脱保护的基策略，依据合成的复杂程度和结构，一般使用卤代糖、硫代糖、三氯乙酰亚胺酯糖、全乙酰糖、原酸酯糖、磷酸酯糖等作为糖基供体，在药物合成的应用中，步骤繁多、试剂贵等原因导致价格难以与天然提取物相比，仅有少数几个特殊品种的合成糖苷替代了以往的提取法。目前有机化学合成糖苷化合物的方法主要有：1、Koenigs-Knorr糖苷化法，或称柯尼希斯-克诺尔反应，是糖化学中的一个取代反应，即用糖基卤化物和醇反应，生成糖苷。它是一种最古老而简单的糖基化反应，也是目前在实验研究工作中应用最为广泛的一种糖苷化方法；2、三氯乙酰亚氨酯法，用三氯乙腈与糖基半缩醛在碱性条件下进行不可逆加成，得到三氯乙酰亚氨酯作为糖基供体的糖苷合成改进方法。该方法主要是活化了糖基供体，使其可以在中等强度的酸催化下与配糖体发生亲核取代反应，得到糖苷；3、硫苷法，使用硫取代糖基异头碳上的氧，以硫代异头碳糖基为供体，与糖基受体进行偶合反应，得到糖苷的方法；4、Helferrich糖苷化法，Helferich等人于1933年首次报道使用全乙酰基糖作为糖基供体，路易斯酸为催化剂，合成全乙酰基保护的芳香基糖苷；5、其它糖苷的合成方法，其它的糖苷化方法还有相转移催化法，三氟乙酸酯法等，都是经典方法的改进与创新，但也存在一些的问题。
现代有机化学已经解决了大部分特定母核的合成方法学，精细化工产业是可以供应充足、价廉、质优的母核原料，不过这些方法仍然没有得到大规模的应用，主要原因是糖活性位点多，选择性差，而所需与糖相结合的母核同样具有多个活性中心，导致化学合成的过程中生成一系列相似产物，得率低且难以分离。纵观糖苷的合成，主要面临的难以解决的问题是偶联糖的步骤，因此只要解决了糖苷化的普遍问题，就能从根本上解决大多数糖苷类化合物的制备问题，缓解了供需不平衡的矛盾，也能让生物资源得以更为充分的利用。因此，本发明提供一种糖苷及其衍生物的制备方法，用于制备糖苷及其衍生物。
发明内容
本发明的目的是克服现有糖苷通过提取面临植物、动物资源枯竭、价格上涨的现状，而现有有机合成存在糖活性位点多，选择性差，而所需与糖相结合的母核同样具有多个活性中心，导致化学合成的过程中生成一系列相似产物，得率低且难以分离等缺陷，提供一种可高效制备糖苷及其衍生物的制备方法，解决现阶段糖苷及其衍生物产量低、价格高的问题。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术手段：
本发明将糖分子结构上的所有羟基乙酰化，同时制备含酚羟基的配体，然后以三氟化硼-乙醚为催化剂这两者缩合得到四乙酰化糖苷，最后再脱去乙酰保护基团得到所需糖苷。
具体的，本发明的一种糖苷及其衍生物的制备方法，包括以下步骤：
(1)五乙酰化单糖的制备：将单糖、乙酸酐、乙酸钠按单糖：乙酸酐：乙酸钠物质的量比为1：8～20：3～8在50～100℃混合，在200～750r/min的搅拌速率下反应2～5h，反应完毕后旋除50～70vol％的溶剂，加入冰水后有大量白色固体析出，过滤，滤饼并用氢氧化钠水溶液调节pH值至中性，过滤抽干，用乙醇重结晶3～5次得到五乙酰化单糖；
(2)四乙酰化糖苷的制备：将含酚羟基的配体和步骤(1)得到的五乙酰化单糖按物质的量比为1：1～1.5溶入二氯甲烷中配成浓度为1～10g/mL的溶液，加入三乙胺后在冰水浴中冷却至0～5℃，然后以120～300滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚，滴加完毕后升温至30～50℃反应10～30h，反应完毕后，用氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0～7.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3～5次得到四乙酰化糖苷；
(3)糖苷的制备：将步骤(2)得到的四乙酰化糖苷与甲醇钠按物质的量的比为1：5～10加入甲醇中配成浓度为1～10g/mL的溶液，升温至50～100℃反应2～5h，反应完毕后，加入HCl水溶液调节其pH至6.0～7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3～5次得到糖苷。
其中，优选的，步骤(1)中所述的单糖为葡萄糖或阿洛糖。
其中，优选的，步骤(1)中乙酸酐：冰水的体积比为1：1～3。
其中，优选的，步骤(2)中所述的含酚羟基的配体是对羟基苯甲醛、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、单乙酰对苯二酚、反式-阿魏酸甲酯中的任意一种。
其中，优选的，步骤(2)中含酚羟基的配体：三乙胺：三氟化硼乙醚的物质的量的比为1：1～1.5：1～1.5。
其中，优选的，步骤(1)以及步骤(2)中所述的氢氧化钠水溶液为10％w/v的氢氧化钠水溶液。
其中，优选的，步骤(3)中所述的HCl水溶液为2mol/L的HCl水溶液。
按照本发明所述的制备方法所制备得到的糖苷及其衍生物含量≥99％，综合产率≥40％。
相较于现有技术，本发明的有益效果是：
本发明方法使用三氟化硼乙醚作为催化剂，可以直接使五乙酰化单糖与含酚羟基的配体缩合得到四乙酰化糖苷，然后通过水解掉乙酰基直接得到糖苷。该催化过程可以选择性催化单糖的半缩醛羟基与羟基反应得到糖苷，产物单一。该方法生产操作简单，设备要求低，可用于具有相似结构的糖苷及其衍生物的合成，绿色环保，可大规模进行生产。
附图说明
图1是利用本发明制备beta-熊果苷的合成示意图；
图2是五乙酰化葡萄糖的核磁共振氢谱；
图3是beta-熊果苷的核磁共振氢谱；
图4是利用本发明制备神衰果素的合成示意图；
图5是五乙酰化阿洛糖的核磁共振氢谱；
图6是神衰果素的核磁共振氢谱；
图7是反式四乙酰阿魏酸甲酯-4-葡萄糖苷的核磁共振氢谱；
图8是反式阿魏酸葡萄糖苷的核磁共振氢谱。
具体实施方式
以下介绍本发明制备方法的实施例，但以下实施例是用于说明本发明的示例，并不构成对本发明权利要求的任何限定。
实施例1 beta-熊果苷的制备
制备beta-熊果苷的示意图如图1所示。
(1)五乙酰化葡萄糖的制备：将葡萄糖10mmol、乙酸酐100mmol、乙酸钠50mmol在80℃下混合，在300r/min的搅拌速率下反应2h，反应完毕后旋除70vol％的溶剂，加入300mL冰水后有大量白色固体析出，过滤，滤饼并用10％w/v氢氧化钠水溶液调节pH值至中性，过滤抽干，用乙醇重结晶3次得到五乙酰化葡萄糖，其核磁共振氢谱如图2所示；
(2)四乙酰化葡萄糖苷的制备：将对苯二酚10mmol和步骤(1)得到的五乙酰化葡萄糖15mmol溶入二氯甲烷中配成浓度为5g/mL的溶液，加入三乙胺15mmol后在冰水浴中冷却至0℃，然后以120滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚15mmol，滴加完毕后升温至50℃反应10h，反应完毕后，用10％w/v氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3次得到四乙酰化葡萄糖苷；
(3)beta-熊果苷的制备：将步骤(2)得到的四乙酰化葡萄糖苷5mmol与甲醇钠40mmol加入甲醇中配成浓度为5g/mL的溶液，升温至80℃反应5h，反应完毕后，加入2mol/L的HCl水溶液调节其pH至7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3次得到所需beta-熊果苷，纯度99％，综合产率45％，其核磁共振氢谱如图3所示。
实施例2 beta-熊果苷的制备
制备beta-熊果苷的示意图如图1所示。
(1)五乙酰化葡萄糖的制备：同实施例1；
(2)四乙酰化葡萄糖苷的制备：将对苯二酚10mmol和步骤(1)得到的五乙酰化葡萄糖15mmol溶入二氯甲烷中配成浓度为5g/mL的溶液，加入三乙胺15mmol后在冰水浴中冷却至0℃，然后以120滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚10mmol，滴加完毕后升温至50℃反应10h，反应完毕后，用10％w/v氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3次得到四乙酰化葡萄糖苷；
(3)beta-熊果苷的制备：将步骤(4)得到的四乙酰化葡萄糖苷5mmol与甲醇钠40mmol加入甲醇中配成浓度为5g/mL的溶液，升温至80℃反应5h，反应完毕后，加入2mol/L的HCl水溶液调节其pH至7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3次得到所需beta-熊果苷，纯度99％，综合产率40％。
实施例3 beta-熊果苷的制备
(1)五乙酰化葡萄糖的制备：同实施例1；
(2)四乙酰化葡萄糖苷的制备：将单乙酰对苯二酚10mmol和步骤(1)得到的五乙酰化葡萄糖15mmol溶入二氯甲烷中配成浓度为5g/mL的溶液，加入三乙胺15mmol后在冰水浴中冷却至0℃，然后以120滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚15mmol，滴加完毕后升温至50℃反应10h，反应完毕后，用10％氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3次得到四乙酰化葡萄糖苷；
(3)beta-熊果苷的制备：将步骤(2)得到的四乙酰化葡萄糖苷5mmol与甲醇钠40mmol加入甲醇中配成浓度为5g/mL的溶液，升温至80℃反应5h，反应完毕后，加入2mol/L的HCL水溶液调节其pH至7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3次得到所需beta-熊果苷，纯度99％，综合产率48％。
实施例4神衰果素的制备
制备神衰果素的示意图如图4所示。
(1)五乙酰化阿洛糖的制备：将阿洛糖10mmol、乙酸酐100mmol、乙酸钠50mmol在80℃下混合，在300r/min的搅拌速率下反应2h，反应完毕后旋除70vol％的溶剂，加入300mL冰水后有大量白色固体析出，过滤，滤饼并用10％w/v氢氧化钠水溶液调节pH值至中性，过滤抽干，用乙醇重结晶3次得到五乙酰化阿洛糖，其核磁共振氢谱如图5所示；
(2)四乙酰化葡萄糖苷的制备：将对羟基苯甲醛10mmol和步骤(1)得到的五乙酰化阿洛糖15mmol溶入二氯甲烷中配成浓度为5g/mL的溶液，加入三乙胺15mmol后在冰水浴中冷却至0℃，然后以120滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚15mmol，滴加完毕后升温至50℃反应10h，反应完毕后，用10％氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3次得到四乙酰化阿洛糖苷；
(3)神衰果素的制备：将步骤(2)得到的四乙酰化阿洛糖苷5mmol与甲醇钠40mmol加入甲醇中配成浓度为5g/mL的溶液，升温至80℃反应5h，反应完毕后，加入2mol/L的HCl水溶液调节其pH至7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3次得到所需神衰果素，纯度99％，综合产率46％，其核磁共振氢谱如图6所示。
实施例5反式阿魏酸葡萄糖苷的制备
(1)五乙酰化葡萄糖的制备：同实施例1；
(2)反式四乙酰阿魏酸甲酯-4-葡萄糖苷的制备：将反式阿魏酸甲酯10mmol和步骤(1)得到的五乙酰化葡萄糖15mmol溶入二氯甲烷中配成浓度为5g/mL的溶液，加入三乙胺15mmol后在冰水浴中冷却至0℃，然后以120滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚15mmol，滴加完毕后升温至50℃反应10h，反应完毕后，用10％氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3次得到反式四乙酰阿魏酸甲酯-4-葡萄糖苷，其核磁共振氢谱如图7所示；
(3)反式阿魏酸葡萄糖苷的制备：将步骤(2)得到的反式四乙酰阿魏酸甲酯-4-葡萄糖苷5mmol与甲醇钠40mmol加入甲醇中配成浓度为5g/mL的溶液，升温至80℃反应5h，反应完毕后，加入2mol/L的HCl水溶液调节其pH至7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3次得到所需反式阿魏酸葡萄糖苷，纯度99％，综合产率43％，其核磁共振氢谱如图8所示。

Claims (7)

1.一种糖苷及其衍生物的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)五乙酰化单糖的制备：将单糖、乙酸酐、乙酸钠按单糖：乙酸酐：乙酸钠物质的量比为1：8～20：3～8在50～100℃混合，在200～750r/min的搅拌速率下反应2～5h，反应完毕后旋除50～70vol％的溶剂，加入冰水后有大量白色固体析出，过滤，滤饼并用氢氧化钠水溶液调节pH值至中性，过滤抽干，用乙醇重结晶3～5次得到五乙酰化单糖；
(2)四乙酰化糖苷的制备：将含酚羟基的配体和步骤(1)得到的五乙酰化单糖按物质的量比为1：1～1.5溶入二氯甲烷中配成浓度为1～10g/mL的溶液，加入三乙胺后在冰水浴中冷却至0～5℃，然后以120～300滴/min的速率向体系中滴加三氟化硼乙醚，滴加完毕后升温至30～50℃反应10～30h，反应完毕后，用氢氧化钠水溶液调节pH值至6.0～7.0，分液，有机相用无水硫酸钠干燥，浓缩至固体，然后用甲醇重结晶3～5次得到四乙酰化糖苷；
(3)糖苷的制备：将步骤(2)得到的四乙酰化糖苷与甲醇钠按物质的量的比为1：5～10加入甲醇中配成浓度为1～10g/mL的溶液，升温至50～100℃反应2～5h，反应完毕后，加入HCl水溶液调节其pH至6.0～7.0，旋蒸至固体，用水重结晶3～5次得到糖苷。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的单糖为葡萄糖或阿洛糖。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)中乙酸酐：冰水的体积比为1：1～3。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的含酚羟基的配体是对羟基苯甲醛、对苯二酚、间苯二酚、邻苯二酚、单乙酰对苯二酚、反式-阿魏酸甲酯中的任意一种。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(2)中含酚羟基的配体：三乙胺：三氟化硼乙醚的物质的量的比为1：1～1.5：1～1.5。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(1)以及步骤(2)中所述的氢氧化钠水溶液为10％w/v的氢氧化钠水溶液。
7.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于：步骤(3)中所述的HCl水溶液为2mol/L的HCl水溶液。
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